蔡 榮

(大任科技有限公司中，香港九龍)

電鍍生產中對漂洗水的監(jiān)控

蔡 榮

(大任科技有限公司中，香港九龍)

敘述了電鍍漂洗水監(jiān)控的重要性，介紹了電導率監(jiān)控器的種類，總結了一般鍍液對最后一個水洗槽電導率的要求。給出了部分溶解物在25℃條件下的電導率和不同濃度的部分鍍液的電導率。以三個水洗槽為例，分析了各水洗槽鍍液的質量濃度和電導率，計算了溶液帶出速率和清洗水流入速率對清洗效果的影響，從而得出安裝電導率監(jiān)控系統(tǒng)能節(jié)水70%左右。

電鍍漂洗水;電導率監(jiān)控器;節(jié)約用水;水洗槽

引 言

清潔生產運動在全世界已經引起莫大回響，中國作為世界工廠近年更將清潔生產列入國策之一，推行工業(yè)生產之余更要保護環(huán)境。

金屬表面處理業(yè)，包括電鍍，電路板制造，涂料覆蓋等，均采用了大量漂洗工序，使用大量的水。在美國，由美國國家金屬表面處理資源中心(NMFRC)統(tǒng)計使用監(jiān)控用水的調查，只有約16%廠家使用電導儀作監(jiān)控，在中國，估計更低。究其原因，除一般用水費用并非主要成本外，監(jiān)控系統(tǒng)質量水平及使用的技巧均可影響監(jiān)控的效果。

采用適當的系統(tǒng)及技巧可大大節(jié)省用水，節(jié)能，減排，降耗，為清潔生產的忠誠伙伴。一般監(jiān)控系統(tǒng)的設置可節(jié)省30% ～80%用水，設備和監(jiān)控裝置費用可在一年內收回成本。

1 漂洗水監(jiān)控重要性

近年來自來水及廢水處理費用不斷增加，監(jiān)控用水已經成為必要的行為。金屬表面處理因用大量的漂洗水，監(jiān)控用水已非僅是省錢的行為，而是繼續(xù)營業(yè)及生存的必須工作。雖然監(jiān)控漂洗用水有不同的方法，使用電導儀監(jiān)控溶解物的含量，是最簡單及可靠性高的。據美國NMFRC統(tǒng)計只有約16%廠家使用，究其原因，為使用監(jiān)控器的維護及使用監(jiān)控器的技巧問題。

2 電導率監(jiān)控器的種類

電導率監(jiān)控感應器主要有電極式(接觸)及磁電感應式(非接觸)兩種。電極式(接觸)電導率監(jiān)控器見圖1。

圖1 電極式感應器

電極式電導率監(jiān)控器是由兩個金屬電極組成。雖然效果及敏感度相對很高，但在工作車間長期受溶液的侵蝕及污染，按時維護是必須的。偶一疏忽，可使漂洗水監(jiān)測失控，造成不合格品，電鍍廠家往往失去信心而停用。非接觸式的監(jiān)控系統(tǒng)使用磁電感應器，見圖2。外露于溶液中的導電線圈由塑料如聚丙稀完全封閉，因此無需特別的定時維護。

圖2 磁電感應式(非接觸)監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控標準的設定，一般電鍍廠家，全依靠目測及經驗，調校漂洗水進水速度。使用客觀儀器分析的十分少，沒有漂洗水的質量標準與規(guī)格。

當然漂洗水的質量標準因不同工藝及鍍件需求有異，但不按標準或沒有標準往往會超出應用水量。

一般電鍍過程中最后漂洗水電導率要求列于表1。

表1 一般漂洗水電導率限度指標

表2給出了測量溫度為25℃時，部分溶解物的質量濃度和電導率的關系。

表2 溶解物的電導率

稀釋率(稀釋比例)一般漂洗稀釋比按不同需要，約于1 000至20 000倍之間。舉例，以10 000倍稀釋比計，采用一個水洗槽，二個水洗槽，三個水洗槽的用水比較，有如下粗略估計:只用一個水槽清洗，該水槽將原物質的質量濃度稀釋至1/10 000，若用2個水槽清洗，只需將原物質的質量濃度稀釋至1/100即可，若用3個水槽清洗，每個水洗槽只需將原物質的質量濃度稀釋至1/22即可。

業(yè)界對稀釋比例認識很久，但監(jiān)控方面較為缺乏。一般由技師以個人的經驗用手調校水閥，對各漂洗水含稀釋物多少，沒有監(jiān)控。結果通常水流量因安全起見，使用水量比真正需要的多得多。

舉例，一般硫酸鎳鍍液含溶解物，包括硫酸鎳、氯化鎳和硼酸等約300 g/L。一萬倍的稀釋便是30 mg/L。如果采用3個漂洗，每個稀釋至原來質量濃度的1/22，即第一個水洗槽 ρ(溶解物)為13.64 g/L，第二個水洗槽 ρ(溶解物)為0.620 g/L，第三個水洗槽 ρ(溶解物)為0.028 g/L。

對這三個漂洗水中的溶解物，一般電鍍廠沒有監(jiān)控。假如以上硫酸鎳的電導率與溶解物為正線性關系，那么以上的漂洗電導率應為:

σ(第一個水洗槽)為1 360 mS/m，σ(第二個水洗槽)為 62 mS/m，σ(第三個水洗槽)為2.8 mS/m。

如果自來水的電導率為10 mS/m，那么漂洗水的電導率約為:

σ(第一個水洗槽)為 1 434.8 mS/m;σ(第二個水洗槽)為74.8 mS/m;σ(第三個水洗槽)為 12.8 mS/m。除此粗略計算，也可用鍍液稀釋至1/22，1/484，1/10 648，用電導儀測量作為標準。

如果現(xiàn)場監(jiān)測與標準不符，正代表稀釋工序不完善，例如，漂洗時間不足，攪拌不足等等。

表3給出了部分鍍液質量濃度(mg/L)與電導率(mS/m)的關系，測量θ為25℃。

表3 鍍液的電導率與質量濃度的關系

3 安裝監(jiān)控系統(tǒng)的技巧

使用監(jiān)控系統(tǒng)，例如使用3個溢流漂洗水槽系統(tǒng)，一般安裝感應器于最后水洗槽。雖然非接觸式的感應器改進已可達到電極式感應器的精確度，但以最后水洗槽作監(jiān)控點有著漂洗水質素差異的問題。換句話說，最后漂洗水槽的質素的少許差異，足可成為第一漂洗水槽或第二漂洗水槽的很大偏離。因此使用最后水洗槽前的水洗槽作監(jiān)控點較為適合。

按生產數量的差別，來水有別，用水也需相應調整，以免浪費。如用自來水，在不同的季節(jié)更有不同的質素。

表4給出了當處理槽溶解物質量濃度和帶出溶液量一定時，自來水流速對三級漂洗水質的影響。

計算最后漂洗水的比較有如下的推算:(假設質量濃度為1 mg/L的溶液與電導率為0.1 mS/m相一致)。

表4 漂洗水槽中溶解物的變化

自來水進水流速為12.6 L/min，只是40～50 L/min進水量的25% ～31%，節(jié)省用水69% ～75%。換句話說，如果水質電導率為20 mS/m時，生產的產品是合格的，那么電導率為5.3 mS/m時如無相應的調教，用水量已有60% ～70%之差。

實地經驗，某一電路板廠于2010年9月份自來水電導率為14 mS/m，但在2010年11月份自來水的導電率為5.4 mS/m。

如以電導率為0.1 mS/m的溶液對應于質量濃度為1 mg/L計算，按兩個漂洗水槽計，如沒有安裝監(jiān)控設備，粗略估計用于漂洗水量超出41%。

4 總結

在電鍍工藝過程中，監(jiān)控漂洗用水，可節(jié)水、降耗、減廢和增效，是清潔生產的重要環(huán)節(jié)。不需定時維護，非接觸式的監(jiān)控系統(tǒng)，配合適當的監(jiān)控取樣點，可大大節(jié)省用水，為表面處理廠家的優(yōu)良伙伴。設備的成本可于短時間內收回。

Monitoring of Rinse Water in Electroplating Production

CAI Rong

X703

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1001-3849(2012)01-0026-04

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